Présentation
Auteur(s)
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Jean-Charles CICILE : Ingénieur de l’Institut du génie chimique de Toulouse (IGC) - Ingénieur de procédés à la société Krebs-Speichim
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Lire l’articleINTRODUCTION
Dans les années cinquante, il était possible de conduire un atelier de distillation comportant plusieurs colonnes sans aucune régulation. C’est devenu pratiquement impossible aujourd’hui pour les raisons suivantes :
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l'amélioration des dispositifs de mise en contact des phases a entraîné une diminution du diamètre des colonnes et, en conséquence, du temps de séjour des produits dans celles-ci ;
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l'amélioration des méthodes de calcul et l'accumulation des résultats expérimentaux ont entraîné une réduction des coefficients de sécurité, tant en ce qui concerne l'hydrodynamique qu'en ce qui concerne l'efficacité ;
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les économies d'énergie ont eu pour conséquence une plus grande complexité des schémas et une imbrication des circuits des différentes colonnes.
Cet article a pour objet le contrôle et la régulation des colonnes du point de vue de l'ingénieur en génie chimique. Il s'adresse aux non-spécialistes qui doivent :
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exploiter des ateliers de production comportant une ou plusieurs colonnes de distillation ou d'absorption ;
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concevoir une unité de distillation ;
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comprendre les options prises par un fournisseur en matière de contrôle et de régulation.
Il est rédigé dans l'optique d'opérations continues, mais la plus grande partie de son contenu s'applique aussi aux opérations discontinues, le dernier chapitre de l’article s’attachant plus spécialement au caractère particulier de ces der-nières.
Cet article ne traite ni des instruments de mesure, ni de la transmission des informations, ni des organes de contrôle, ni des systèmes de commande. Tous ces sujets sont abordés dans le traité Mesures et Contrôle, en particulier à la rubrique Automatique, et nous invitons le lecteur à s'y reporter. Une comparaison entre les trois systèmes de commande en compétition (automates programmables, systèmes numériques de contrôle-commande et ordinateurs individuels) figure dans la référence bibliographique [1].
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VERSIONS
- Version archivée 1 de déc. 1986 par Jean-Charles CICILE
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Contrôle de la marche d’une colonneArticle inclus dans l'offre
"Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique"
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2. Influence des divers paramètres
2.1 Fonctionnement d’une colonne
Pour assurer le fonctionnement d'une colonne, il faut évidemment connaître les valeurs des paramètres pour lesquelles elle a été calculée (débit et température d'alimentation, titres de l'alimentation et des produits (distillat et résidu), pression de fonctionnement, etc.), le nombre de plateaux théoriques équivalant au nombre de plateaux réels de la colonne et les valeurs des variables résultantes (débits des produits, températures et pertes de charge dans la colonne), quand la colonne fonctionne en régime permanent et assure la séparation désirée. Cet ensemble de données constitue les conditions d’étude de la colonne. Il faut aussi connaître la façon dont les différentes variables sont modifiées quand les paramètres prennent des valeurs autres que celles utilisées pour le calcul.
HAUT DE PAGE2.2 Variance du système
L'analyse de la variance d'une séparation fondée sur les équilibres liquide-vapeur est exposée dans l'article Distillation. Absorption. Étude pratique [15] pour une colonne fonctionnant en continu et en régime établi. La simulation du fonctionnement de la colonne et de la façon dont il évolue quand les paramètres sont modifiés nécessite que l'on prenne en compte le temps de séjour du liquide sur les plateaux ou dans le garnissage, en fond de colonne et en tête de colonne (condenseur et ballon de reflux).
La simulation est effectuée en utilisant la notion de plateau théorique qui implique une évolution discrète des compositions le long de la colonne, ce qui ne correspond pas à la réalité pour les colonnes garnies. S'il s'agit d'une colonne à plateaux, pour simuler un fonctionnement réel, on peut faire les bilans sur des plateaux réels, en utilisant l'efficacité de Murphree en phase de vapeur (cf. [14]...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - WHITE (P.), GEORGE (G.) - Controlling the future - (Le contrôle de l'avenir). Chem. Eng. p. 74-8 (déc. 1997).
-
(2) - FRUEHAUF (P.S.) , MAHONEY (D.P.) - Improve distillation - Column control Design - (Pour mieux concevoir la régulation des colonnes de distillation). Chem. Eng. Prog. p. 75-83 (mars 1994).
-
(3) - TREVEDI (Y.) - Controlling distillation with the most sensitive tray - (Régulation de la distillation avec le plateau le plus sensible). Chem. Eng. p. 141-2 (janv. 1993).
-
(4) - THURSTON (C.W.) - Computer-aided design of distillation column controls - (Conception assistée par ordinateur de la régulation des colonnes de distillation). Hydrocarbon Proc. (juil. 1981) p. 125-30 p. 135-40 (août 1981).
-
(5) - DOLLAR (R.), MELTON (L.L.), MORSHEDI (A.M.), GLASGOW (D.T.) , REPSHER (K.W.) - Consider adaptive multivariable predictive controllers - (Envisagez des régulateurs multivariables prédictifs et adaptatifs). Hydrocarbon Proc. p. 109-12 (mars 1993).
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...
ANNEXES
1.1 Logiciels de simulation de procédé continu
Aspen + et Dyna + de Aspen Technology
Hysys de AEA Technology-Hyprotech
ProSim de ProSim
ProVision de Simulation Science
INDISS de RSI
HAUT DE PAGE1.2 Logiciels de simulation de procédé discontinu
Batch-Frac de Aspen Technology
ProSim-Batch de ProSim
HAUT DE PAGE2 Fournisseurs de logiciels de régulation avancée (liste non exhaustive)
ABB Process Automation http://www.abb.com
ADERSA http://www.adersa.com
AEA Technology-Hyprotech https://www.aspentech.com/en
Aspen Technology http://www.aspentec.com
Elsag-Bailey
Foxboro http://www.foxboro.com
Gensym http://www.gensym.com
Honeywell http://www.honeywell.com...
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